DE10245741A1 - Jet nozzle for solid fuelled rocket has reinforcing fastened on inner contour of nozzle structure and consists of fiber material with fibers orientated in circumferential direction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubdüse für eine Rakete mit Feststofftreibstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a exhaust nozzle for one Rocket with solid fuel according to the preamble of the claim 1.
Die bekannten Düsenstrukturen für Feststoff-Raketen besitzen keine Innenkühlung und bestehen deshalb meist aus keramischen Werkstoffen, die eine sehr hohe Temperaturfestigkeit, jedoch nur eine geringe Druckfestigkeit aufweisen. Zur Erhöhung der Druckfestigkeit wird die Düsenstruktur daher am äußeren Umfang durch Faserschichten oder Metallummantelungen verstärkt. Diese Verstärkungen können sehr hohe Druckbelastungen aufnehmen und schützen damit den inneren keramischen Werkstoff der Düsenstruktur gegen Überbelastung und Risse.The well-known nozzle structures for solid rockets have no internal cooling and therefore mostly consist of ceramic materials, the one very high temperature resistance, but only a low compressive strength exhibit. To increase the pressure resistance becomes the nozzle structure therefore on the outer circumference reinforced by layers of fiber or metal sheathing. This reinforcements can absorb very high pressure loads and thus protect the inner ceramic Material of the nozzle structure against overload and cracks.
Um das Raketengehäuse oder die sonstige Tragstruktur, an der die Düsenstruktur befestigt ist, vor der hohen Temperatur der Düsenstruktur zu schützen, ist es bekannt, an der Außenseite der Düsenstruktur eine Wärmeisolierung vorzusehen. Die Verstärkung erhöht jedoch den Außendurchmesser der Düse, wodurch der für die Wärmeisolierung notwendige Raum reduziert wird.Around the missile housing or other supporting structure, where the nozzle structure is attached to protect against the high temperature of the nozzle structure it known on the outside the nozzle structure a thermal insulation provided. The reinforcement elevated however the outside diameter of the Nozzle, whereby the for the thermal insulation necessary space is reduced.
Aus
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schubdüse für Feststoffraketen bereitzustellen, die hohe Temperatur- und Druckbelastungen aufnehmen kann, ohne den Außendurchmesser vergrößern zu müssen.The object of the invention is a exhaust nozzle for solid rockets to provide, which absorb high temperature and pressure loads can without the outside diameter enlarge to have to.
Dies wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Schubdüse erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.This is done according to the invention reached the thrust nozzle characterized in claim 1. In the subclaims are reproduced advantageous embodiments of the invention.
Nach der Erfindung wird die Verstärkung an der Innenkontur der Düsenstruktur befestigt. Damit wird der Außendurchmesser der Düse nicht vergrößert, sodass der für die Wärmeisolierung notwendige Raum zwischen Düsenstruktur und Raketengehäuse oder sonstiger Tragstruktur, an der die Düsenstruktur befestigt ist, beibehalten wird.According to the invention, the gain on the Inner contour of the nozzle structure attached. So that the outside diameter the nozzle not enlarged, so the for the thermal insulation necessary space between nozzle structure and missile housing or other supporting structure to which the nozzle structure is attached, is maintained.
Auf der anderen Seite ist die Temperaturbeständigkeit der Verstärkung geringer als die des keramischem Materials der Düsenstruktur. Der Brennkammerdruck verringert sich allerdings bei Feststoffraketen meist schon nach kurzer Zeit so stark, dass die Verstärkung nur in der Anfangsphase des Abbrandes des Treibstoffs wirksam zu sein braucht.On the other hand is the temperature resistance of reinforcement less than that of the ceramic material of the nozzle structure. The combustion chamber pressure however, usually already decreases with solid rockets short time so strong that the reinforcement only in the initial phase the burning of the fuel needs to be effective.
Das hochtemperaturbeständige Material der Düsenstruktur kann beispielsweise aus silizierten Kohlenstofffasern bestehen. Jedoch ist auch jedes andere keramische, hochtemperaturbeständige Material für die aus einem einstückigen Körper bestehende Düsenstruktur einsetzbar.The high temperature resistant material the nozzle structure can consist of siliconized carbon fibers, for example. However, any other ceramic, high temperature resistant material is for the from a one-piece body existing nozzle structure used.
Durch die Verstärkung wird die Düsenstruktur vor hohen Druckbelastungen geschützt. Die Verstärkung soll dazu eine hohe Druckfestigkeit und Steifigkeit vor allem in radialer Richtung besitzen. Sie besteht deshalb vorzugsweise aus einem Fasermaterial, bei dem sich die Verstärkungsfasern im wesentlichen in Umfangsrichtung erstrecken. Das Fasermaterial kann ein Gewebe, ein Wickelkörper oder dergleichen sein. Das Fasermaterial wird vorzugsweise als faserverstärker Kunststoff eingesetzt. Als Verstärkungsfasern kommen Kohlenstofffasern zum Einsatz. Jedoch können auch andere Verstärkungsfasern, beispielsweise Glasfasern, verwendet werden. Als Kunststoffe können insbesondere Epoxiharze, Polyester und andere Duroplaste eingesetzt werden. Ferner können für die Verstärkung Gewebelagen mit Fasern vornehmlich in Umfangrichtung verwendet werden, die mit Kunststoffen imprägniert sind, die unter Wärmeeinwirkung aushärten. Auch diese Kunststoffe können Epoxiharze, Polyester und andere Duroplaste sein.Through the reinforcement, the nozzle structure protected against high pressure loads. The reinforcement This is said to have a high compressive strength and rigidity, especially in have radial direction. It therefore preferably consists of a fiber material in which the reinforcing fibers essentially extend in the circumferential direction. The fiber material can be a fabric, a winding body or the like. The fiber material is preferably a fiber-reinforced plastic used. As reinforcing fibers carbon fibers are used. However, other reinforcing fibers, for example glass fibers can be used. As plastics in particular Epoxy resins, polyester and other thermosets are used. Further can for the reinforcement Fabric layers with fibers are mainly used in the circumferential direction, which are impregnated with plastics, the under the influence of heat Harden. These plastics can also Epoxy resins, polyesters and other thermosets.
Die Verstärkung kann durch wenigstens ein hülsenförmiges Bauteil gebildet werden, das eine der Innenkontur der Düsenstruktur angepasste kegelige Form besitzt. Das Bauteil kann durch Aufbringen des Fasermaterials auf einem Formkörper, dessen Außenkontur der Düsenstruktur entspricht und Aushärten des Kunststoffs hergestellt werden. Das Bauteil wird dann auf die Düsenstruktur festhaftend aufgebracht, vorzugsweise durch Verkleben.The gain can be at least a sleeve-shaped component are formed, which is a conical shape adapted to the inner contour of the nozzle structure has. The component can be applied by applying the fiber material a molded body, its outer contour the nozzle structure corresponds and curing of the plastic. The component is then on the nozzle structure applied firmly, preferably by gluing.
Vorzugsweise werden zwei solche Bauteile hergestellt und zwar ein Bauteil, das an dem vorderen, also dem der Brennkammer zugewandten konvergierenden Abschnitt der Düsenstruktur befestigt wird und ein zweites Bauteil, das an dem hinteren, also dem divergierenden Abschnitt der Düsenstruktur befestigt wird.Two such components are preferably produced namely a component that is on the front, that of the combustion chamber facing converging portion of the nozzle structure is attached and a second component that is on the rear, i.e. the diverging Section of the nozzle structure attached becomes.
Da der vordere, konvergierenden Abschnitt der Düse besonders hohen Druckbelastungen ausgesetzt ist, ist die Verstärkung vorzugsweise zumindest an dem vorderen Abschnitt vorgesehen. Das vordere Ende dieses Abschnitts, also der Düseneinlauf, ist einer besonders starken erosiven Gasströmung ausgesetzt. Vorzugsweise erstreckt sich die Verstärkung daher auch über den Düseneinlauf, also das vordere Ende des konvergierenden Abschnitts der Düsenstruktur.Since the front, converging section of the nozzle is subjected to particularly high pressure loads, the reinforcement is preferably provided at least on the front section. The front end of this section, i.e. the nozzle inlet, is exposed to a particularly strong erosive gas flow. Preferably, the Reinforcement therefore also via the nozzle inlet, ie the front end of the converging section of the nozzle structure.
Um den Wirkungsgrad und die Menge des Treibstoffs zu erhöhen, ist die an der Düsenstruktur befestigte Verstärkung an der Innenseite mit festem Treibstoff bedeckt, also der durch die Innenkontur der Düse begrenzte Innenraum teilweise mit Treibstoff ausgefüllt.Efficiency and quantity to increase the fuel is the one attached to the nozzle structure reinforcement covered on the inside with solid fuel, that is, through the inner contour of the nozzle limited interior partially filled with fuel.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Düse anhand der Zeichnung erläutert, deren einzige Figur einen Längsschnitt durch den Düsenbereich einer Feststoff-Rakete zeigt.The following is an embodiment based on the nozzle of the invention the drawing explains whose only figure is a longitudinal section through the nozzle area a solid rocket shows.
Danach ist in dem Raketengehäuse oder sonstigen
Tragstruktur
Die Düsenstruktur
Die beiden Bauteile
Das Bauteil
Claims (9)
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2002
- 2002-10-01 DE DE2002145741 patent/DE10245741B4/en not_active Expired - Fee Related
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